Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Chương 4: OrCAD Layout 9.2  Mục tiêu cần đạt được: Layout 9.2 là một chương trình chuyên dùng để thiết kế mạch in dựa theo sơ đồ mạch điện nguyên lý được thiết kế từ OrCad Capture. Sinh viên dựa vào filename.MNL để chuyển sang Layout và từ đây sinh viên có thể sắp xếp linh kiện theo ý muốn, có thể vẽ mạch in theo phương pháp Manual hay Auto, có thể vẽ mạch in 1 hoặc 2 lớp, cách kéo Copper Pour Trong chương này, sinh viên nắm được cách thiết kế mạch in và từ đây sinh viên có thể vận dụng mọi tính năng của chương trình Layout mà thiết kế các mạch in thích hợp theo nhu cầu.  Kiến thức cơ bản: Sinh viên cần phải có kiến thức cơ bản về các môn học liên quan như: Kỹ Thuật Xung, Linh Kiện Điện Tử, Mạch Điện Tử, Kỹ Thuật Số, Kỹ Thuật Vi Xử Lý và phải sử dụng máy vi tính mà cơ bản là hệ điều hành Window.  Tài liệu tham khảo: [1] Đặng Minh Hoàng – Thiết Kế Mạch In với Layout 9 - NXB Thống kê –2002. [2] Nguyễn Khắc Nguyên – Bài Giảng OrCAD – Khoa Công Nghệ thông Tin – ĐH Cần Thơ - 2003 [3] Nguyễn Chí Ngôn – Bài Giảng OrCAD – Khoa Công Nghệ thông Tin – ĐH Cần Thơ – 2002 [4] Nguyễn Việt Hùng & Nhóm cộng tác – Vẽ và Thiết kế mạch in OrCAD – NXB Đà Nẵng – 2004. [5] Short Lectures on Internet (các bài giảng về OrCAD trên Internet)  Phần nội dung: Khởi động Orcad Layout Tạo project mới Liên kết đến footprint Đặt footprint lên board mạch Định dạng và ấn định kích thước board mạch Sắp xếp linh kiện trên board outline Xác định số lớp mạch in cần vẽ Vẽ kết nối (vẽ tự động/vẽ tay) Kiểm tra và in kết quả Trần Hữu Danh Trang 83 T ổ Q ề Ltt OCAD Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Sơ đ ồ minh hoạ to àn b ộ quá tr ình x ử lý của Layout 4.1. Khởi động Orcad Layout Chạy file: Layout.exe (Start → All Programs → Orcad Family Release 9.2 → Layout ) hoặc double click vào biểu tượng trên thì chúng ta sẽ thấy một giao diện xuất hiện Đây có thể xem là khung màn hình tiền chương trình Layout để chúng ta có thê rtạo mới, mở, add vào hay xuất ra các tập tin bản vẽ hoàn chỉnh. Bây giờ chúng ta tìm hiểu một số menu lệnh cơ bản. 4.1.1. File Chứa các lệnh liên quan đến việc tạo mới, mở, add vào hay xuất ra các tập tin đối tượng vào Layout hay sang các thành phần khác (của phần mềm thiết kế mạch khác như Protel, PCAD PCB …) 4.1.1.1. New Nếu chúng ta chọn New, chúng ta sẽ dễ dàng tạo bảng mạch in mới với File.MNL mà chúng ta đã tạo ra trong phần OrCAD Capture 9.2 ở chương 3. ( chúng ta có thể có thể xem lại chương 3 để hiểu rõ hơn). Khi ta chọn lệnh New từ menu File, màn hình hiện khung thội Load Template File trong đó có chứa tập tin các board mạch kỹ thuật mẫu với board mạch trống Trần Hữu Danh Trang 84 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 hoặc những board mạch có chứa sẵn các linh kiện cố định nếu như chúng ta đã tạo board mạch theo yêu cầu của sơ đồ chi tiết mạch điện. Sau đó, chương trình Layout sẽ yêu cầu bạn tạo hoặc mở tập tin .MNL. Tập tin .MNL đã được tạo ra trong chương trình OrCAD Capture (xem lại chương 3) 4.1.1.2. Open Lệnh Open liệt kê tất cả các tập tin .MAX đang nằm trong thư mục hiện hành. Để mở file.MAX chúng ta chỉ cần chọn file cần mở sau đó chọn Open là xong hay chúng ta có thể nhấp double click chuột vào file đã chọn. 4.1.1.3. Import Cho phép chúng ta mở hay du nhập một file đã được tạo ra từ các phần mềm thiết kế mạch khác như Protel PCB, CadStar PCB … 4.1.1.4. Export Cho phép chúng ta chúng ta xuất file.MAX đã được tạo ra từ OrCAD Layout sang các phần mềm thiết kế mạch in khác như CadStar PCB, Protel PCB … 4.1.2. Tools Menu Tools co các chức năng sau: 4.1.2.1. Quản lý thư viện (Library Manager) Cho phép chúng ta edit hay tạo mới một footprint của một linh kiện nào đó. Từ đây chúng ta có thể tạo hay sưu tập một thư viện footprint linh kiện mà chúng ta hay sử dụng cho các thiết kế sau này của mình (khi chúng ta chuyên về vẽ thiết kế các board mạch) Trần Hữu Danh Trang 85 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 4.1.2.2. OrCAD Capture Cho phép chúng ta mở chương trình thiết kế mạch ngun lý OrCAD Capture từ chương trình vẽ board mạch OrCAD Layout. Ngồi ra còn các chức năng khác như SmartRout cho phép chúng ta vẽ mạch thơng minh, Edit App Settings, Reload App Settings 4.2. Tạo Project mới Chọn File → New chúng ta sẽ thấy một hộp thoại xuất hiện như hình bên dưới Nếu chúng ta thiết kế board mạch bình thường thì chúng ta load DEFAULT, còn nếu chúng ta muốn thiết kế board mạch riêng theo một hình dạng cụ thể như sound card LAN card cắm trên chuẩn PCI, hay một card nào đó cắm trên chuẩn ISA hay một SDRAM, DDRAM … thì chúng ta chọn các file template khác. Ta cũng có thể đổi mẫu công nghệ (Technology template) sau khi vào môi trường thiết kế bằng cách file\ load (File Technology template có dạng *.tch ). Sau khi chúng ta chọn file template cần load thì một hộp thoại khác lại xuất hiện u cầu chúng ta mở file.MNL mà chúng ta đã tạo ra trong phần OrCAD Capture (xem lại chương 3). Cách làm như sau: Chọn file kết xuất của q trình ạo Netlist, trong trường hợp này t là: ‘NguonTT.MNL’ Layout u cầu đặt tên file layout .max, mặc nhiên có tên giống tên project đã đặt (NguonTT.max) Trần Hữu Danh Trang 86 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Sau đó chọn đường dẫn thích hợp để lưu file.MAX. Nếu các linh kiện trong mạch thiết kế là các linh kiện mới và chưa từng liên kết đến thư viện footprint của Layout lần nào thì nó yêu cầu chúng ta phải liên kết đến footprint. Đây là bước khó khăn đòi hỏi chúng ta phải cẩn thận, chúng ta sẽ tiến hành cách làm này ở phần bên dưới 4.3. Liên kết đến footprint Đây là giai đoạn khó, đòi hỏi kinh nghiệm để liên kết các Footprint đến từng loại linh kiện đýợc sử dụng trong mạch. ấn vào Link… Linh kiện cần liên kết Chọn tên footprint thích hợp Footprint tương ứng Lặp lại đến hết các linh kiện trong mạch Các thư viện Các footprint trong thư viện tương ứng Một số footprint thông dụng: - Thư viện TO: TO92 (trans. C828, C1815, C535, … ) TO202 (trans. H1061, IC ổn áp họ 78xxx, 79xxx …) - Thư viện DIP100T: /W.300 (các IC cắm từ 14-20 chân) /W.600 (các IC cắm từ 24-40 chân ) - Thư viện TM_CAP_P là footprint của các loại tụ điện - Thư viện TM_CYLND là footprint của các loại tụ điện Trần Hữu Danh Trang 87 Chng 4: OrCAD Layout 9.2 - Th vin TM_DIODE l footprint ca cỏc loi diode hay Led. 4.4. t footprint trờn board mch Sau khi liờn kt cỏc footprint n ton b cỏc loi linh kin, Orcad t ng load cỏc footprint nh hỡnh v Laứm vieọc vụựi footprint ( layout cuỷa linh kieọn) Trong phn ny chỳng ta cp n 2 vn : Tỡm kim linh kin v chnh sa footprint linh kin. Khi cỏc footprint c load thụng thng chỳng khụng ỳng nh yờu cu ca ngi thit k. Do ú, chỳng ta phi tỡm ỳng footprint cho phự hp vi tng loi linh kin thc t khi to ra board mch in sao cho ti u nht. Cỏch thc hin nh sau: Chn footprint linh kin cn thay i trờn board mch va load, sau ú click chut phi v chỳng ta s thy menu dc xut hin, tip theo chỳng ta chn Properties Sau khi chỳng ta chn Properties thỡ mt hp thoi xut hin cho chỳng ta chn loi footprint thớch hp. Chỳng ta s thy vn ny nh hỡnh minh ha bờn di. Trn Hu Danh Trang 88 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Click chuột vào đây để tìm footprint thay thế thích hợp và chúnh ta thấy hộp hội thoại xuất hiện Chúng ta click chuột vào Footprint, sau đó chúng ta sẽ thấy một hộp thoại cho chúng ta chọn footprint thích hợp. Từ hộp thoại Select Footprint, nó cho phép người thiết kế lựa chọn footprint thích hợp hay theo ý thích của mình. Tuy nhiên, nếu các footprint có trong Select Footprint đó không phù hợp thì chúng ta phải tạo mới footprint đó cho phù hợp về kích thước của linh kiện. • Tạo mới một linh kiện (footprint). Mở thư viện linh kiện của layout : vào File \ library manager hoặc Ctrl+I để mở Hay sử dụng công cụ trên thanh Tool Bar, sau khi chỉnh sửa linh kiện xong ta phải lưu lại (Save hay Save As) Trần Hữu Danh Trang 89 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 để tạo footprint mới hoặc edit footprint trong Library manager Sau khi click chuột vào Library Manager hay công cụ trên thanh Tool Bar, chúng ta sẽ thấy hộp thoại xuất hiện Nếu chúng ta muốn tạo một footprint mới hoàn toàn thì chúng ta click chuột vào Create New Footprint, còn nếu tạo một footprint mới thông qua việc Edit một footprint linh kiện có sẳn thì chúng ta chọn thư viện có chứa footprint mà chúng ta cần thay đổi để tạo thành một footprint mới, nếu trong Libraries không có thư viện ta cần tìm thì chúng ta Add thư viện footprint mới vào và chúng ta cần lưu ý chỉ chọn các thư viện footprint trong Layout mà thôi. Các thư viện này chúng ta có thể Remove chúng ra nếu thấy không cần thiết để lại sử dụng nữa và dĩ nhiên chúng sẽ không bị mất trong trường hợp này mà chúng vẫn còn nằm trong thư viện footprint của Layout. Sau khi chúng ta chọn được footprint linh kiện sao cho chúng ta đỡ mất thời gian Edit nhất. Ví dụ chúng ta làm như hình trên, sau khi sửa chữa tạo ra một footprint mới chúng ta nên Save As vì nếu chúng ta chọn Save thì nó sẽ lưu footprint mới vào cùng tên footprint cũ và lúc đó tính chất của footprint cũ sẽ không còn đúng nguyên bản chất của chúng nửa. Chúng ta có thể lưu footprint mới đó nằm trong thư viện hiện hành hoặc chúng ta có thể tạo ra một thư viện mới cho riêng mình. chọn đường dẫn để lưu thư viện mới Đặt tên thư viện m ới Để tạo thư viện m ới Trần Hữu Danh Trang 90 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Trong khi thiết kế một footprint mới chúng ta có thể sử dụng các công cụ khác của OrCad Layout để tạo ra footprint theo ý muốn và kích thước tuỳ ý Chẳng hạn có thể dùng các công cụ đo dạt như: Dimension, Measurement trong menu Tool để có thể tạo chính xác kích thước linh kiện thực tế. Để xem thông tin về footprint của linh kiện ta vào: Spreadsheet\Footprint Sau khi click chuột vào và chúng ta sẽ thấy bảng liệt kê các footprint của các linh kiện có trong board mạch. Cụ thể đối với mạch nguồn trong thiết kế này được liệt kê trong bảng sau: 4.5. Định dạng và kích thước board mạch • Nhấp chuột vào biểu tượng ‘Obstacle Tool’  Vẽ bao hình bên ngoài của board mạch  Khi vẽ xong đường bao khép kín, double click chuột vào đường bao hay click chuột vào đường bao khi thấy con trỏ có dấu + nhỏ xuất hiện rồi click phải chuột, cách làm như hình bên dưới.  Sau đó chọn Properties, xuất hiện cửa sổ cho đặt độ rộng đường bao như sau Trần Hữu Danh Trang 91 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 • Thiết lập đơn vị đo và hiển thị, nó cũng là đơn vị thể hiện độ rộng của đường mạch in (net) trong board mạch. Mục đích của vấn đề này là giúp cho người thiết kế mạch in kiểm soát được độ rộng của các nets trong board mạch cũng như kích thước của board outline. Cách làm được minh họa như hình bên dưới  Sau khi click chuột vào Options\ System Setting (hay dùng phím nóng Ctrl+G). Chúng ta sẽ thấy một hộp thoại xuất hiện, từ đây chúng ta có thể đặt các đơn vị thiết kế, đơn vị hiển thị như Mils, Inches, Microns, Millimeters hay Centimeter. Chúng cũng cho phép cho chúng ta thay đổi lưới hiển thị, lưới vẽ, đặt lưới nếu cần thiết. Trần Hữu Danh Trang 92 [...]... lập đơn vị đo cho bảng thiết kế Vẽ board outline Trần Hữu Danh Trang 93 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Chọn cơng cụ vẽ board outline và vẽ, sau đó double click lên board outline để thiết lập các thơng số , ta có hộp thoại như sau: Để định nghĩa Layer stack, ta chọn Spreadsheet từ Toolbar Trần Hữu Danh Trang 94 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Sau đó chúng ta click chuột vào layer để chọn lớp vẽ Ta thấy hộp hội... ITC trong Capture như sau : Options \ Preferences… Trần Hữu Danh Trang 101 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Qui trình tạo mạch đồng In PCB layout lên giấy trong/bóng mờ Tạo bảng lụa (mặt nạ) In lụa lên bảng đồng Rửa mạch bằng hố chất Khoan lỗ, phủ xanh, … Hồn tất mạch in Tạo thư viện footprint trong Orcad layout - Khởi động Orcad layout - Chọn ‘Tools’ → ‘Library Manager’ → ‘Create New Footprint’ → Đặt tên... giữa trang giấy Trần Hữu Danh Trang 100 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Intertool communication Layout có thể liên lạc hoặc kết nối với Capture hoặc một số công cụ thiết kế mạch điện khác để có thể kiểm tra tính chính xác của mạch điện sau khi hoàn tất Một trong những khả năng nổi bật của Layout là khi ta chọn một đối tượng trong Capture thì đối tượng tương ứng trong Layout sẽ sáng lên và ngược lại Chức năng... khác Thơng thường, vẽ tự động xong, đòi hỏi phải có thao tác chỉnh sửa bằng tay Đây là bản mạch in được vẽ tự động nhìn khơng đẹp mắt lắm Trần Hữu Danh Trang 99 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 4.8 In mạch Layout lên giấy trong/bóng mờ Để in PCB layout vừa vẽ, ta thực hiện các bước sau: - Chọn ‘Options’ → ‘Post Process Settings’ - Nhấp chuột phải vào lớp muốn in (ví dụ lớp BOTTOM), chọn ‘Preview’ - Chọn... chọn số lớp mạch thích hợp với nhu cầu thực tế, tuỳ theo mức độ phức tạp của mạch mà chúng ta có thể chọn vẽ mạch in một lớp hoặc hai lớp Trần Hữu Danh - Để ấn định số lớp mạch in Trang 97 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Vẽ bảng mạch in ( mạch đồng) Trước khi vẽ những đường nối mạch ta phải thiết lập những thuộc tính của đường vẽ ( net properties), cho phép vẽ trên lớp nào ( trường hợp vẽ nhiều lớp), và... ra, trước khi vẽ tự động ta cần đặt các thơng số như: Độ rộng đường vẽ, khoảng cách đường - đường, đường - chân linh kiện, … Sẽ được đề cập ở phần các kỹ thuật nâng cao Trần Hữu Danh Trang 98 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Lớp BOTTOM Vẽ mạch 1 lớp Sau khi vẽ xong,ta cần kiểm tra lại sự đúng đắn của mạch điện và để thực hiện được chức năng này chúng ta click chuột vào DRC trên thanh cơng cụ Nếu mạch chúng.. .Chương 4: OrCAD Layout 9.2 • Đo kích thước board: ‘Tool’ → ‘Dimension’ → ‘Select tool’, sau đó đo độ dài và độ rộng đường bao Mục đích của cách làm này là cho người thiết kế biết được kích thước của board mạch mình... cần thực hiện chức năng này( có thể chỉ một lớp TOP hay BOTTOM hoặc cả hai lớp TOP và BOTTOM) và click chuột phải sau đó từ menu pop up chọn Properties chúng ta sẽ thấy Trần Hữu Danh Trang 95 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Thay đổi các giá trị theo u cầu của người vẽ mạch và chú ý đến đơn vị đo đang sử dụng Để định nghĩa padsstack ta chọn padstack trong Spreadsheet Ta làm tương tự như hình bên dưới và sẽ... thơng số cho bản vẽ, ta bắt đàu sắp xếp linh kiện Trước khi đặt linh kiên trên bản vẽ chúng ta phải đảm bảo rằng trên bản vẽ đã có board outline trên tất cả các lớp vẽ Trần Hữu Danh Trang 96 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Để kiểm tra Board outline và những vùng cấm ta chọn spreadsheet \ obstacles như hình bên dưới Lock linh kiện (dẽ dàng cho việc sắp xếp linh kiện trên bản vẽ) và thay thế linh kiện (trường... footprint - Để thêm Pin mới, nhấp chuột phải, chọn ‘New…’ - Sau khi đặt xong tất cả các chân, lưu lại footprint - Cần lưu ý đến tỉ lệ lưới vẽ Định dạng độ rộng đường mạch in Trần Hữu Danh Trang 102 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 - Nhấp chuột vào ‘View Spreadsheet’, chọn ‘Nets’ Chọn ‘Width’ tương ứng với ‘Net Name’ trong bảng Nets Độ rộng đường Min – Max (1 inche = 1000 mils) Định dạng khoảng cách các đường vẽ - . Chương 4: OrCAD Layout 9. 2 Chương 4: OrCAD Layout 9. 2  Mục tiêu cần đạt được: Layout 9. 2 là một chương trình chuyên dùng. Danh Trang 85 Chương 4: OrCAD Layout 9. 2 4.1 .2. 2. OrCAD Capture Cho phép chúng ta mở chương trình thiết kế mạch ngun lý OrCAD Capture từ chương trình